專利名稱：基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種遠(yuǎn)程控制裝置，具體地說是一種基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制裝置。
背景技術(shù)：
在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的今天，基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程控制已成為了國內(nèi)外的研究熱點。遠(yuǎn)程控制有著許多不可比擬的優(yōu)勢，比如說可以節(jié)省人力和財力資源、在某些不利于人類工作的環(huán)境下可以有效地保護(hù)生命財產(chǎn)安全、可以實時地對遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控等。迄今為止，國內(nèi)外對遠(yuǎn)程控制的研究都主要集中在對遠(yuǎn)程具有固定配置屬性的電路、網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備、儀器等的操控上。所謂“固定配置”是指用戶不能做出更改的遠(yuǎn)程設(shè)備間的一種固定連接關(guān)系或互連結(jié)構(gòu)，實際上，這就是帶有限制條件的一種連接方法，它在很多場合都不便于應(yīng)用，比如在建立網(wǎng)絡(luò)虛擬電路實驗室的應(yīng)用中，“固定配置”操控方式就不能滿足進(jìn)行電路實驗所需要的生成任意電路連接的要求。
文獻(xiàn)《一個集成的基于Intemet的網(wǎng)絡(luò)實驗室》(徐廣寧，朱善安，江南大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版)[J]，2005，4(1)41-44)曾提出過一種基于Intemet的網(wǎng)絡(luò)實驗室的建設(shè)思想，此后，又在文獻(xiàn)《基于網(wǎng)絡(luò)的機電控制實驗系統(tǒng)》(王同蒼，朱善安，機電工程[J]，2007，24(3)7-9，24)中給出了一個具體的實現(xiàn)方案。雖然，他們基于網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了在不同實驗?zāi)K間進(jìn)行切換控制，但是，這種切換控制目前還無法實現(xiàn)各模塊之間的隨意組合連接，更不能對某一模塊內(nèi)部的連接結(jié)構(gòu)做出任何更改。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種能支持元件任意互連和參數(shù)設(shè)定的基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)計控制方法。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的它由繼電器陣列單元、PLD單元、單片機單元、顯示與鍵盤單元、邏輯控制單元和電源模塊共同組成，在邏輯控制單元內(nèi)部有一個串口控制器、通過RS232口分別與單片機和PCI插槽上的元件板卡互聯(lián)，控制信號由單片機寫入繼電器地址譯碼器產(chǎn)生，產(chǎn)生的控制信號輸入繼電器狀態(tài)鎖存器鎖存，繼電器狀態(tài)鎖存器輸入繼電器陣列，繼電器陣列連接PCI插槽。
本發(fā)明還可以包括1、單片機與邏輯控制單元經(jīng)IED扁平數(shù)據(jù)線相連，其中，addr[9..0]為互連選址命令，sel為行、列命令區(qū)分信號，WR為寫信號，RST為主復(fù)位信號，STA為選通信號，RXD和TXD分別為串行收、發(fā)信號線。
2、與PCI插槽相連的元件是僅有2個引出端的元件，所述的僅有2個引出端的元件是單個二端元件或由單個元件組成的二端復(fù)合元件，把一端用A表示，另一端用B表示，并指定A端為主動連接引腳，B端為被動連接引腳。
3、電路連接規(guī)則規(guī)定為1)每次只進(jìn)行兩個元件間的引腳互連；2)每次只允許用某一元件的主動連接引腳去與另一元件的被動連接引腳相連，不允許在元件間進(jìn)行相同屬性引腳間的互連；3)同一元件的引腳間不允許相連；4)對有極性的元件，極性調(diào)整須根據(jù)元件參數(shù)設(shè)置通道提供的信息進(jìn)行。
4、繼電器的需求量由n點取2的排列公式計算，即Pn2=n×(n-1)]]>對每一個有極性的元件，還需在元件上額外增加一個繼電器對元件的A、B端做極性調(diào)整；各繼電器單元的組成為該繼電器(G6K)為雙刀雙擲型繼電器，考慮到本設(shè)計只需要單刀雙擲、電路連接可靠性和減小內(nèi)阻等原因，在原理圖當(dāng)中已將3腳和6腳短接、5腳和4腳短接以提高性能。另外在觸點連接方面選擇了常開連接方式(即端點JA與端點JB平時處于斷開狀態(tài)當(dāng)1、8腳加正向電壓時才處于導(dǎo)通狀態(tài))，2、7腳因為用不到而且還妨礙PCB布線所以已經(jīng)被剪掉棄用。為增加電路的驅(qū)動能力，繼電器線圈(1、8引腳)采用NPN型三極管9013驅(qū)動。為了盡量減小JK-M端的驅(qū)動電流，在三極管的基極串入了36K限流電阻R2。為了消除繼電器線圈的感性作用在繼電器1、8腳并接了保護(hù)二極管D1。為了檢測繼電器單元的工作狀態(tài)，同時在繼電器1、8腳并接了LED，R1是發(fā)光二極管的限流電阻。此外在電路中接入了退偶電容C1用以增加電路的可靠性。在繼電器單元電路中，當(dāng)來自組態(tài)寄存器的高電平信號送到JK-M端口時，Q1導(dǎo)通。此時繼電器吸合，JA、JB端口連接，同時發(fā)光二極管D2發(fā)出綠光表示電路工作正常。當(dāng)JK-M端口為低電平時Q1截止，繼電器斷電，JA、JB端口斷開，同時發(fā)光二極管D2熄滅。
本發(fā)明的控制方法為第一步，系統(tǒng)上電，復(fù)位信號RST自動產(chǎn)生并持續(xù)5秒鐘，使所有繼電器處于無連接狀態(tài)、所有插入PCI插槽中的元件板卡的值歸零，此時，選通信號STA轉(zhuǎn)低電平，通知單片機組態(tài)系統(tǒng)硬件處于“空閑”狀態(tài)；第二步，首先，根據(jù)網(wǎng)表解析算法由“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”把來自用戶端的網(wǎng)表轉(zhuǎn)換為組態(tài)命令序列和帶有元件板卡號與極性調(diào)整屬性的元件值序列；然后，再把它們轉(zhuǎn)換為幀數(shù)據(jù)格式；第三步，“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”經(jīng)RS232串口發(fā)送(1)系統(tǒng)復(fù)位命令；(2)元件值序列；完成發(fā)送后，延時0.1秒，等待組態(tài)系統(tǒng)執(zhí)行元件板卡參數(shù)設(shè)置和極性調(diào)整命令；第四步，單片機響應(yīng)系統(tǒng)復(fù)位命令，置RST信號有效，清當(dāng)前繼電器連接狀態(tài)；元件板卡響應(yīng)元件參數(shù)設(shè)置和極性調(diào)整命令；第五步，“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”經(jīng)RS232串口發(fā)送回傳數(shù)據(jù)命令，同時接收來自單片機和各個元件板卡的回傳數(shù)據(jù)。
第六步，經(jīng)RS232串口發(fā)送組態(tài)命令序列，單片機把組態(tài)命令字依次轉(zhuǎn)換成為地址命令并經(jīng)邏輯控制單元將其寫入繼電器地址譯碼器；第七步，由繼電器地址譯碼器產(chǎn)生的組態(tài)控制信號依次存入繼電器狀態(tài)鎖存器中，并由繼電器單元執(zhí)行相應(yīng)的組態(tài)連接任務(wù)。
第八步，組態(tài)命令序列執(zhí)行完畢后，選通信號STA轉(zhuǎn)高電平，通知單片機組態(tài)系統(tǒng)硬件處于“忙”狀態(tài)；第九步，單片機檢測到STA為高電平后，主動通知“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”組態(tài)命令序列執(zhí)行完畢。
本發(fā)明的主要特點體現(xiàn)在1、允許基于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程遙控n個元件間的任意互連和參數(shù)設(shè)定；2、電路連接模型以n點取2排列法(Pn2)組織互連繼電器陣列，比2n點取2組合法(C2n2)的繼電器需求降低一半；3、互連控制采用大規(guī)模可編程邏輯器件(PLD)實現(xiàn)，結(jié)構(gòu)高度集成化；4、提供有自檢和復(fù)位功能，便于系統(tǒng)故障檢查。
本發(fā)明的主要優(yōu)點是1、改變了以往遠(yuǎn)程控制技術(shù)不能在多個元件間隨意互連的弊端。使用本發(fā)明提供的電路連接模型、元件參數(shù)設(shè)置和極性調(diào)整技術(shù)，可以在比常規(guī)方法少用50％的繼電器下實現(xiàn)電路元件間的任意互連、參數(shù)設(shè)定和遠(yuǎn)程控制。因此，更適合用于對實驗電路有較復(fù)雜互連要求的“網(wǎng)上虛擬電路實驗室”場合。
2、提出了基于n點取2排列法(Pn2)的網(wǎng)表解析新方案，為遠(yuǎn)程遙控電路組態(tài)技術(shù)增添了新內(nèi)容。
本發(fā)明的特殊之處在于對任何連接到遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)上的儀器、設(shè)備、或元器件在不違反電氣互連規(guī)定的情況下都可以做到任意連接和隨意組合，這就為遠(yuǎn)程控制帶來了很多便利之處。例如，在基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程測量問題中，可以通過本遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)任意配置測量儀器和快速更改測量節(jié)點；又例如，在網(wǎng)上虛擬電路實驗室應(yīng)用中，可以利用本發(fā)明實現(xiàn)任意元器件的遠(yuǎn)程互連控制，從而可搭建出有各種不同用途的虛擬真實環(huán)境的實驗電路。


圖1是本發(fā)明的電路連接模型圖；圖2是本發(fā)明的組成示意圖；圖3是繼電器單元電路圖；圖4是傳送組態(tài)命令的信號時序圖；圖5是PCI插槽引腳信號線布局圖；圖6、7元件板卡極性調(diào)整示意圖，其中圖6是無極性轉(zhuǎn)換(默認(rèn))狀態(tài)，圖7是有極性轉(zhuǎn)換(有控制)狀態(tài)；圖8是基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)的一個實施例的電原理圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖舉例對本發(fā)明做更詳細(xì)地描述本發(fā)明的實現(xiàn)步驟是1、采用對外僅有2個引出端的元件(可以是單個二端元件、也可以是由單個元件組成的二端復(fù)合元件)，把一端用A表示，另一端用B表示，并指定A端為主動連接引腳，B端為被動連接引腳。
2、電路連接規(guī)則規(guī)定為1)每次只進(jìn)行兩個元件間的引腳互連；2)每次只允許用某一元件的主動連接引腳去與另一元件的被動連接引腳相連，不允許在元件間進(jìn)行相同屬性引腳間的互連；3)同一元件的引腳間不允許相連；4)對有極性的元件，極性調(diào)整須根據(jù)元件參數(shù)設(shè)置通道提供的信息進(jìn)行。反映上述規(guī)則的電路連接模型如圖1所示。
圖1中，n為元件總數(shù)；接于行、列互連線上的小黑框代表含有驅(qū)動電路的繼電器單元(白色框為在實際硬件中不需要的繼電器單元)，參數(shù)設(shè)置通道為設(shè)定元件參數(shù)值所需要的雙工通訊接口。
3、繼電器的需求量由n點取2的排列公式計算，即Pn2=n×(n-1)---(1)]]>對每一個有極性的元件，還需在元件上額外增加一個繼電器以便對元件的A、B端做極性調(diào)整。
4、全部繼電器單元都采用圖3所示的電路結(jié)構(gòu)。
圖3中，JK-M(K、M＝1，2，…，n)為接在第K行、第M列互連線上的繼電器單元的控制信號，JA連接到第K行互連線上、JB連接到第M列互連線上；當(dāng)控制信號JK-M為高電平時，繼電器閉合使JA與JB連通。三極管Q1為推動繼電器線圈的功率驅(qū)動級，LED為繼電器閉合狀態(tài)指示器。
5、組態(tài)系統(tǒng)按圖2設(shè)計。
其中，邏輯控制單元、繼電器地址譯碼器、繼電器狀態(tài)鎖存器采用Altera公司的MAX II系列的可編程邏輯器件(PLD)設(shè)計。
在邏輯控制單元內(nèi)部設(shè)計有一個串口控制器，它允許以地址選通方式把組態(tài)命令和元件參數(shù)設(shè)置(或極性調(diào)整)信息經(jīng)“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”的RS232口同時傳送給單片機和“PCI插槽”上的元件板卡，數(shù)據(jù)接收與否將依數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議中的地址匹配情況決定；該串口控制器也允許“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”用組態(tài)命令中的功能選擇字選擇從單片機還是從“PCI插槽”上的元件板讀取回傳數(shù)據(jù)。
控制信號JK-M(K、M＝1，2，…，n)由單片機把來自“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”的組態(tài)命令依序?qū)懭肜^電器地址譯碼器產(chǎn)生，每一次產(chǎn)生的控制信號都由繼電器狀態(tài)鎖存器鎖存，最終完成的電路互連由全體控制信號JK-M決定。
單片機與邏輯控制單元經(jīng)IED扁平數(shù)據(jù)線相連，其中，addr[9..0]為互連選址命令，sel為行、列命令區(qū)分信號，WR為寫信號，RST為主復(fù)位信號，STA為選通信號，RXD和TXD分別為串行收、發(fā)信號線。
6、單片機向邏輯控制單元傳送組態(tài)命令的信號時序如圖4所示。
這里，addr[9..0]由單片機的P00～7和P34～5口線組成，sel為P2.5，WR為P3.6。RST為P2.7，高電平時系統(tǒng)復(fù)位；STA信號接P2.6，高電平時允許接收互連選址命令。
7、PCI插槽的引腳信號線如圖5設(shè)計。
表1 PCI插槽引腳定義
外部元件僅允許以元件板卡的形式經(jīng)“PCI插槽”接入組態(tài)系統(tǒng)。元件板卡使用PCI插槽的引腳信號必須提供電氣隔離措施。元件板卡的輸出端A、B不允許與組態(tài)系統(tǒng)的電源和信號電路間存在任何電氣上通路。
對測量儀器的接入要求與外部元件相同。若其輸入端A、B與其他PCI插槽上的元件板卡間存在固有的共地連接關(guān)系(如雙路示波器兩個信號輸入通道的地線間)，則需要插入光電隔離接口或提供差分輸入端口。
8、對每一個有極性的元件，極性調(diào)整繼電器與其輸出端按圖6、7所示方式連接。極性調(diào)整標(biāo)志為0時取默認(rèn)狀態(tài)，為1時取有極性轉(zhuǎn)換狀態(tài)。
9、組態(tài)命令由“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”解析來自遠(yuǎn)端用戶的電路網(wǎng)表數(shù)據(jù)產(chǎn)生。網(wǎng)表數(shù)據(jù)格式為[<元件1類型編號正引腳節(jié)點號負(fù)引腳節(jié)點號屬性值><元件2描述>…<元件n描述>]其中，尖括號“<”和“>”分別表示一個元件描述的開始和結(jié)束；方括號“[”和“]”分別表示一個電路描述的開始和結(jié)束；“正引腳節(jié)點號”和“負(fù)引腳節(jié)點號”表示元件或儀器的正、負(fù)極性引腳接入電路時的節(jié)點編號(對無極性元件，二者位置可以互換)。而元件的“類型”、“編號”和“屬性值”用表2提供的標(biāo)識符表示。
表2 元件描述所用的標(biāo)識符
表中，r、c、l、x、k、u、o、m、s分別為各類元件數(shù)量。
解析網(wǎng)表的步驟是(1)粗略掃描網(wǎng)表數(shù)據(jù)，由尖括號“◇”的個數(shù)確定電路元件總數(shù)n，為每一個元件分配一個與其“類型”相一致的(“PCI插槽”上的)元件板卡號，建立一個依元件描述順序排序并帶有元件板卡號屬性的元件值序列。
(2)精細(xì)掃描網(wǎng)表數(shù)據(jù)，依各元件節(jié)點間的連接關(guān)系建立組態(tài)命令序列，算法流程是1)初始化令i＝k＝j(luò)＝1，清除所有元件的極性調(diào)整標(biāo)志和禁節(jié)點互換標(biāo)志。
2)判第i元件的“負(fù)引腳節(jié)點號”與第k元件的“正引腳節(jié)點號”相同否？若相同，創(chuàng)建一個新的組態(tài)命令字(第k元件的元件板卡號，第i元件的元件板卡號)，把第k和第i元件的禁節(jié)點互換標(biāo)志增1；轉(zhuǎn)下一步。
3)k＝k+1；若k＜n+1跳到2)，否則k＝1轉(zhuǎn)下一步。
4)i＝i+1；若i＜n+1轉(zhuǎn)5)，否則轉(zhuǎn)6)。
5)除第i元件外，對禁節(jié)點互換標(biāo)志為0的所有元件進(jìn)行“正引腳節(jié)點號”和“負(fù)引腳節(jié)點號”的互換，反轉(zhuǎn)互換后元件的極性調(diào)整標(biāo)志，跳到2)。
6)i＝1，j＝j(luò)+1；若j＜3跳到2)，否則轉(zhuǎn)下一步。
7)從組態(tài)命令序列中刪除冗余(相同)的組態(tài)命令字。
8)把每一個元件的極性調(diào)整標(biāo)記都作為一個新屬性添加到相應(yīng)的元件值序列中；依組態(tài)命令字的生成順序組成組態(tài)命令序列。
10、串口通迅采取8個數(shù)據(jù)位、1個停止位、無校驗位的數(shù)據(jù)格式，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈蕿?600bps。串行通訊的幀數(shù)據(jù)格式由表3給出。
表3幀數(shù)據(jù)格式
功能選擇字起地址指針的作用，為00H時指向單片機，數(shù)據(jù)包為組態(tài)命令序列，字節(jié)數(shù)為n+1，其中n為實際使用的元件數(shù)；為01H～EFH時指向元件板卡，數(shù)據(jù)包為元件值，字節(jié)數(shù)m由元件板卡的實際需要確定；為FOH時指向單片機，此時數(shù)據(jù)包或含系統(tǒng)復(fù)位命令(FFH)，或含從單片機(00H)還是從“PCI插槽”上的元件板卡(01H～EFH)回傳數(shù)據(jù)的串口控制命令；為FEH時指向“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”，當(dāng)單片機執(zhí)行完畢組態(tài)命令時使用。
11、組態(tài)命令總是由“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”通過RS232串口按系統(tǒng)復(fù)位、元件值序列(用于元件參數(shù)設(shè)置及極性調(diào)整)、組態(tài)命令序列(組態(tài)命令字)的順序發(fā)送。發(fā)送每幀數(shù)據(jù)的間隔時間由實際組態(tài)系統(tǒng)的規(guī)模和元件板卡的工作速度確定。
本發(fā)明的具體工作過程和原理是第一步，系統(tǒng)上電，復(fù)位信號RST自動產(chǎn)生并持續(xù)5秒鐘，使所有繼電器處于無連接狀態(tài)、所有插入PCI插槽中的元件板卡的值歸零，此時，選通信號STA轉(zhuǎn)低電平，通知單片機組態(tài)系統(tǒng)硬件處于“空閑”狀態(tài)。
第二步，首先，根據(jù)網(wǎng)表解析算法由“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”把來自用戶端的網(wǎng)表轉(zhuǎn)換為組態(tài)命令序列和(帶有元件板卡號與極性調(diào)整屬性的)元件值序列；然后，再把它們轉(zhuǎn)換為幀數(shù)據(jù)格式；第三步，“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”經(jīng)RS232串口發(fā)送(1)系統(tǒng)復(fù)位命令；(2)元件值序列；完成發(fā)送后，延時0.1秒，等待組態(tài)系統(tǒng)執(zhí)行元件板卡參數(shù)設(shè)置和極性調(diào)整命令。
第四步，單片機響應(yīng)系統(tǒng)復(fù)位命令，置RST信號有效，清當(dāng)前繼電器連接狀態(tài)；元件板卡響應(yīng)元件參數(shù)設(shè)置和極性調(diào)整命令。
第五步，“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”經(jīng)RS232串口發(fā)送回傳數(shù)據(jù)命令，同時接收來自單片機和各個元件板卡的回傳數(shù)據(jù)。
第六步，經(jīng)RS232串口發(fā)送組態(tài)命令序列，單片機把組態(tài)命令字依次轉(zhuǎn)換成為地址命令并經(jīng)邏輯控制單元將其寫入繼電器地址譯碼器，信號時序見圖4。
第七步，由繼電器地址譯碼器產(chǎn)生的組態(tài)控制信號依次存入繼電器狀態(tài)鎖存器中，并由繼電器單元執(zhí)行相應(yīng)的組態(tài)連接任務(wù)。
第八步，組態(tài)命令序列執(zhí)行完畢后，選通信號STA轉(zhuǎn)高電平，通知單片機組態(tài)系統(tǒng)硬件處于“忙”狀態(tài)。
第九步，單片機檢測到STA為高電平后，主動通知“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”組態(tài)命令序列執(zhí)行完畢。
基于以上工作原理，本發(fā)明既可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程遙控電路元件間的任意互連，也可以達(dá)到任意設(shè)置元件參數(shù)的目的。
結(jié)合圖8，本實施例的功能由繼電器陣列單元U1、PLD單元U2、單片機單元U3、顯示與鍵盤單元U4、監(jiān)控單元U5和電源模塊U6共同組成。
其中，U1含306個繼電器單元(電路如圖3所示)和18個PCI插槽，負(fù)責(zé)把插入PCI插槽內(nèi)的元件板卡按組態(tài)命令連接在一起；U2含3片EPM570和1片EPM7128S系列的芯片，在與外部的連接線中，除主鐘源信號CLK必須連接到EPM570和EPM7128S的Global CLK引腳外，其余均與它們的I/O線相連，EPM570負(fù)責(zé)構(gòu)成繼電器地址譯碼器和繼電器狀態(tài)鎖存器，EPM7128S負(fù)責(zé)處理與18個元件板卡的串行通訊任務(wù)。U3負(fù)責(zé)從服務(wù)器COM1接收組態(tài)命令，并轉(zhuǎn)換為互連地址命令送給U2中的地址譯碼器，同時負(fù)責(zé)向服務(wù)器COM1返回組態(tài)命令執(zhí)行完畢的信息；U4負(fù)責(zé)為組態(tài)系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)顯示窗口和系統(tǒng)命令入口；U5負(fù)責(zé)監(jiān)視U3單元的軟件工作，出現(xiàn)異常時能自動恢復(fù)U3單元的工作；U6負(fù)責(zé)為組態(tài)系統(tǒng)提供工作電源，除EPM570芯片單獨使用3.3V電源外，組態(tài)系統(tǒng)的其他部分均使用5V電源工作。
本實施例允許使用元件板卡18塊。其中，電阻板6塊、電容板2塊、電感板2塊、信號源板2塊、電源板2塊、示波器通道板2塊(相當(dāng)于一臺2通道示波器)、萬用表1塊和備用板1塊。
電路連接模型采取以n點取2排列法(Pn2)組織互連繼電器陣列工作。
以上描述為本發(fā)明的一種實施例，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案可以進(jìn)行相應(yīng)變化。
權(quán)利要求
1.一種基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)，它由繼電器陣列單元、PLD單元、單片機單元、顯示與鍵盤單元、邏輯控制單元和電源模塊共同組成，其特征是在邏輯控制單元內(nèi)部有一個串口控制器、通過RS232口分別與單片機和PCI插槽上的元件板卡互聯(lián)，控制信號由單片機寫入繼電器地址譯碼器產(chǎn)生，產(chǎn)生的控制信號輸入繼電器狀態(tài)鎖存器鎖存，繼電器狀態(tài)鎖存器輸入繼電器陣列，繼電器陣列連接PCI插槽。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)，其特征是單片機與邏輯控制單元經(jīng)IED扁平數(shù)據(jù)線相連，其中，addr[9..0]為互連選址命令，sel為行、列命令區(qū)分信號，WR為寫信號，RST為主復(fù)位信號，STA為選通信號，RXD和TXD分別為串行收、發(fā)信號線。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)，其特征是與PCI插槽相連的元件是僅有2個引出端的元件，所述的僅有2個引出端的元件是單個二端元件或由單個元件組成的二端復(fù)合元件，把一端用A表示，另一端用B表示，并指定A端為主動連接引腳，B端為被動連接引腳。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)，其特征是電路連接為1)每次只進(jìn)行兩個元件間的引腳互連；2)每次只允許用某一元件的主動連接引腳去與另一元件的被動連接引腳相連，不允許在元件間進(jìn)行相同屬性引腳間的互連；3)同一元件的引腳間不允許相連；4)對有極性的元件，極性調(diào)整須根據(jù)元件參數(shù)設(shè)置通道提供的信息進(jìn)行。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)，其特征是電路連接為1)每次只進(jìn)行兩個元件間的引腳互連；2)每次只允許用某一元件的主動連接引腳去與另一元件的被動連接引腳相連，不允許在元件間進(jìn)行相同屬性引腳間的互連；3)同一元件的引腳間不允許相連；4)對有極性的元件，極性調(diào)整須根據(jù)元件參數(shù)設(shè)置通道提供的信息進(jìn)行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)，其特征是繼電器的需求量由n點取2的排列公式計算，即Pn2=n×(n-1)]]>對每一個有極性的元件，還需在元件上額外增加一個繼電器對元件的A、B端做極性調(diào)整；各繼電器單元由繼電器、保護(hù)二極管、NPN型三極管9013、發(fā)光二極管、限流電阻和退耦電容連接組成。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)，其特征是繼電器的需求量由n點取2的排列公式計算，即Pn2=n×(n-1)]]>對每一個有極性的元件，還需在元件上額外增加一個繼電器對元件的A、B端做極性調(diào)整；各繼電器單元由繼電器、保護(hù)二極管、NPN型三極管9013、發(fā)光二極管、限流電阻和退耦電容連接組成。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)，其特征是繼電器的需求量由n點取2的排列公式計算，即Pn2=n×(n-1)]]>對每一個有極性的元件，還需在元件上額外增加一個繼電器對元件的A、B端做極性調(diào)整；各繼電器單元由繼電器、保護(hù)二極管、NPN型三極管9013、發(fā)光二極管、限流電阻和退耦電容連接組成。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)，其特征是繼電器的需求量由n點取2的排列公式計算，即Pn2=n×(n-1)]]>對每一個有極性的元件，還需在元件上額外增加一個繼電器對元件的A、B端做極性調(diào)整；各繼電器單元由繼電器、保護(hù)二極管、NPN型三極管9013、發(fā)光二極管、限流電阻和退耦電容連接組成。
10.一種基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)的控制方法，其特征是第一步，系統(tǒng)上電，復(fù)位信號RST自動產(chǎn)生并持續(xù)5秒鐘，使所有繼電器處于無連接狀態(tài)、所有插入PCI插槽中的元件板卡的值歸零，此時，選通信號STA轉(zhuǎn)低電平，通知單片機組態(tài)系統(tǒng)硬件處于“空閑”狀態(tài)；第二步，首先，根據(jù)網(wǎng)表解析算法由“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”把來自用戶端的網(wǎng)表轉(zhuǎn)換為組態(tài)命令序列和帶有元件板卡號與極性調(diào)整屬性的元件值序列；然后，再把它們轉(zhuǎn)換為幀數(shù)據(jù)格式；第三步，“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”經(jīng)RS232串口發(fā)送(1)系統(tǒng)復(fù)位命令；(2)元件值序列；完成發(fā)送后，延時0.1秒，等待組態(tài)系統(tǒng)執(zhí)行元件板卡參數(shù)設(shè)置和極性調(diào)整命令；第四步，單片機響應(yīng)系統(tǒng)復(fù)位命令，置RST信號有效，清當(dāng)前繼電器連接狀態(tài)；元件板卡響應(yīng)元件參數(shù)設(shè)置和極性調(diào)整命令；第五步，“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”經(jīng)RS232串口發(fā)送回傳數(shù)據(jù)命令，同時接收來自單片機和各個元件板卡的回傳數(shù)據(jù)；第六步，經(jīng)RS232串口發(fā)送組態(tài)命令序列，單片機把組態(tài)命令字依次轉(zhuǎn)換成為地址命令并經(jīng)邏輯控制單元將其寫入繼電器地址譯碼器；第七步，由繼電器地址譯碼器產(chǎn)生的組態(tài)控制信號依次存入繼電器狀態(tài)鎖存器中，并由繼電器單元執(zhí)行相應(yīng)的組態(tài)連接任務(wù)；第八步，組態(tài)命令序列執(zhí)行完畢后，選通信號STA轉(zhuǎn)高電平，通知單片機組態(tài)系統(tǒng)硬件處于“忙”狀態(tài)；第九步，單片機檢測到STA為高電平后，主動通知“數(shù)據(jù)庫核心服務(wù)器”組態(tài)命令序列執(zhí)行完畢。
全文摘要
本發(fā)明提供的是一種基于網(wǎng)絡(luò)的遠(yuǎn)程可控硬件組態(tài)系統(tǒng)。它由繼電器陣列單元、PLD單元、單片機單元、顯示與鍵盤單元、邏輯控制單元和電源模塊共同組成，在邏輯控制單元內(nèi)部有一個串口控制器、通過RS232口分別與單片機和PCI插槽上的元件板卡互聯(lián)，控制信號由單片機寫入繼電器地址譯碼器產(chǎn)生，產(chǎn)生的控制信號輸入繼電器狀態(tài)鎖存器鎖存，繼電器狀態(tài)鎖存器輸入繼電器陣列，繼電器陣列連接PCI插槽。本發(fā)明改變了以往遠(yuǎn)程控制技術(shù)不能在多個元件間隨意互連的弊端。使用本發(fā)明提供的電路連接模型、元件參數(shù)設(shè)置和極性調(diào)整技術(shù)，可以在比常規(guī)方法少用50％的繼電器下實現(xiàn)電路元件間的任意互連、參數(shù)設(shè)定和遠(yuǎn)程控制。
文檔編號G05B19/418GK101093394SQ20071007249
公開日2007年12月26日 申請日期2007年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月11日
發(fā)明者付永慶, 包星海, 宋寶森, 趙武生 申請人:哈爾濱工程大學(xué)